Tony ARMstrong（ADI公司Power by Linear产品部分）
摘要：通讯体系遇到许多数字电源办理的应战，需求相对简略的功率转化器，其具有高功率输出和小尺度。ADI公司的Power by Linear™ µModule®稳压器可供挑选。
要害词：通讯；电源办理；转化器；稳压器；模块
1 通讯体系的数字电源办理应战
许多通讯体系经过48 V背板供电。此电压一般会降至较低的中心母线电压，一般降至12 V、5 V乃至更低，以便为体系内的电路板机架供电。可是，这些电路板上的大部分子电路或IC都需求在3.x V到低至的电压规模内作业，且电流从几十毫安到几百安培不等。因而，要从这些较高的母线电压降至子电路或IC所需的较低电压，有必要运用负载点转化器。除了这自身的难度外，这些电轨还有严厉的时序、电压精度、裕量和监控要求也需求考虑！
由于通讯设备中或许稀有百个PoL电压轨，体系架构师需求经过一种简略的方法来办理这些电轨的输出电压、时序和最大答应电流。现在的许多深亚微米IC数字处理器要求它们的I/O电压在其内核电压之前升高。另一方面，许多DSP要求它们的内核电压在I/O之前得到进步。此外，关断时序也是必不可少的。因而，体系架构师需求经过一种轻松的方法来进行更改以优化体系功用，并为每个DC/DC转化器存储特定的配备，以便简化规划作业。
并且，大多数通讯设备制作商在压力的唆使下进步其体系的数据吞吐率和功用，以及增加更多的功用和特性。一起，他们也面临着下降体系总功耗的压力。例如，常见的应战包括，为了下降总功耗，需求重新安排作业流程并将作业转移到未充分运用的服务器，然后使其他服务器能够封闭。要满意这些需求，了解终端用户设备的功耗是十分必要的。因而，经过恰当规划的数字电源办理体系(DPSM)能够向用户供给功耗数据，协助做出正确的动力办理决策。
DPSM的一个首要优势是下降了规划本钱并缩短了上市时刻。要高效地开发杂乱的多轨体系，能够运用具有直观图形用户界面(GUI)的全面开发环境。此类体系支撑经过GUI进行更改，而不是焊接修正白线，因而也简化了电路内测验(ICT)和电路板调试。另一个优势是能够经过供给的实时遥测数据猜测电源体系毛病并采纳预防措施。或许最重要的是，具稀有字办理功用的DC/DC转化器答应规划人员开发契合方针功用（核算速度、数据速率等）的绿色电源体系，且最大极限地削减在负载点、电路板、机架乃至装置层面上运用的动力，然后下降基础设施本钱和产品运用寿命周期的总具有本钱。究竟，数据中心最大的运营本钱是用于为冷却体系供电的电力本钱，意图是使数据中心内部低于其预订的最佳运转温度。此外，体系架构师依然需求运用一些相对简略的功率转化器来满意电路板上的各种其他供电轨的要求，但放置这些供电轨的电路板面积在不断缩小。其部分原因是无法将这些转化器装在电路板底部，由于机架装置配备中有多个电路板并排放置，迫使其最大组件高度束缚为2 mm。他们真实想要的是一个小尺度的完好电源，装置到印刷电路板(PCB)后不超越2mm。走运的是，这种处理计划的确存在，本文将进行更详细的评论。
2 转化器处理计划
ADI公司的Power by Linear™ µModule®稳压器是完好的体系化封装(SiP)处理计划，可最大极限地缩短规划时刻，处理通讯体系中常见的电路板空间和功率密度问题。这些µModule产品是完好的电源办理处理计划，在紧凑型表贴BGA或LGA封装内集成操控器、功率晶体管、输入和输出电容、补偿组件和电感。运用Power by Linear µModule产品进行规划能够将完结规划进程所需的时刻削减多达50%，详细取决于规划的杂乱程度。此µModule稳压器系列将元件选型、优化和布局等规划担负从规划人员转移到器材上，然后缩短全体规划时刻，削减体系毛病，终究加速产品上市时刻。
这些µModule处理计划将分立式电源、信号链和阻隔规划中常用的要害元件集成在紧凑的IC式外形尺度中。在Power by Linear严厉的测验和高可靠性流程的支撑下，咱们的µModule产品系列简化了电源办理和功率转化的规划和布局。此产品系列涵盖了广泛的运用，包括负载点稳压器、电池充电器、DPSM产品（PMBus数字办理电源）、阻隔式转化器和LED发光二极管驱动器。作为高集成度处理计划且每个器材都供给PCB Gerber文件，这些µModule功率调理器可在满意时刻和空间束缚的一起供给高功率和高可靠性。此外，咱们许多较新的产品还可完成契合EN类规范的低EMI处理计划。这让体系规划人员能够坚信终端体系将满意严厉的噪声功用判据，然后契合终究体系有必要满意的许多抗噪行业规范。
再者，跟着规划资源由于体系杂乱性的进步和规划周期的缩短而变得严重，重视要点落在了体系要害知识产权的开发上。这常常意味着电源被放到一边，直到开发周期的后期才被顾及。由于时刻很短，并且专业电源规划资源或许有限，因而迫切需求开宣布尺度尽或许小的高功率处理计划，一起要对PCB的不和加以运用，使空间运用率最大化。
这是µModule稳压器能够供给抱负处理计划的要害范畴。此概念内部杂乱，但外部简略——既有开关稳压器的功率，又有线性稳压器的易规划性。认真负责的规划、PCB布局和元件挑选关于开关稳压器规划十分重要，许多经验丰富的规划人员在职业生涯的前期闻到了电路板焚烧的共同香味。当时刻短或电源规划经验不足时，现成的µModule稳压器既可节省时刻和空间，又可下降项目风险。
超薄µModule处理计划的一个最新典范是。这是一个双2.5 A或两相单5 A输出降压型功率调理器，选用6.25 mm × 6.25 mm × 1.8 mm超薄LGA封装。其超薄高度挨近1206外壳尺度的焊接电容高度，答应装置在电路板的顶部。超薄外形使它能够满意严苛的高度束缚，例如PCIe和嵌入式核算体系中的先进夹层卡所要求的高度束缚，如图1所示。
此外，ADI还推出了LTM4622A。作为LTM4622的变体，此A版别具有1.5 V至12 V的较高输出电压，替代0.6 V至5.5 V的非A版别。这样，假如终端体系需求，体系规划人员能够在较高端具有更宽的输出电压规模。在任一情况下，输入电压规模均为3.6 V至20 V。经过Power by Linear的µModule DC/DC稳压器，也可轻松供给高功率和DPSM功用。由于许多稳压器能够在高负载电流下并联并供给准确电流匹配（在各自1%的标称规模内），它们能够削减呈现热门的或许性。
此外，只要一个稳压器需求包括DPSM功用，由于即便其他并联器材没有内置DPSM功用，它也可供给完好数字接口。
凭借DPSM器材，体系规划人员能够履行许多不同的使命，包括如下几点。
经过数字通讯总线配备电压，界说杂乱的开/关时序安置，界说毛病条件（如过压和欠压限值），设置重要的电源参数（如开关频率、电流限值等）。
在同一通讯总线上，能够回读重要的作业参数，如输入电压和输出电压、输入和输出电流、输入和输出功率、内部和外部温度，以及在某些产品中丈量所耗费的动力。个人能够完成对规划的准确闭环裕量测验，并将电源电压调整到十分准确的水平。
这些器材规划为自主式器材。一旦将它们配备好并运用输入功率，它们就会对电源进行定序，在负载点调理十分准确的电压，在施行用户可配备的毛病办理计划的一起继续监控电压和电流，并配备非易失性毛病记载器，在检测到毛病时存储有关电源体系的信息。
DPSM器材能够级联，以构建相干的大型电源体系。这是经过以有线速度运转的芯片间和谐总线来完成的。
它们包括用于器材配备和毛病记载功用的内部NVM。
这些器材包括I 2 C/PMBus通讯端口，并运用行业规范PMBus命令集操控并办理电源体系。
这些PSM器材都受到通用LTpowerPlay® GUI的支撑。LTpowerPlay是工程级GUI，在开发时考虑了电源体系的规划和调试，以及长途客户支撑。
图2相应地显现了180 A加DPSM PoL处理计划的一个LTM4677（36 A DPSM µModule稳压器）和三个LTM4650（50 A µModule稳压器）并联的运用原理图。
3 定论
若在当今通讯设备中选用DPSM功用和超薄外形功率转化器材，电源规划人员便可经过简略而强壮的方法将高功率输出传送到低至0.5 V的中心电压，且温度规模内的最大直流输出差错为±0.5%，可满意最新亚20 nm ASIC、GPU和FPGA等IC的需求。假如存在外形尺度束缚，则能够运用超薄外形的μModule稳压器（例如LTM4622A），其装置在电路板上后外形尺度小于2 mm，让本来搁置的底部电路板空间派上用场。这不只节省了名贵的PCB面积，并且还因全体运转功率的进步削减了所需的冷却量。
最终，在通讯设备中运用µModule稳压器是很有含义的，由于它能明显缩短调试时刻并进步电路板面积运用率。由此将能下降基础设施本钱，以及体系生命周期的总具有本钱。这关于规划和制作这种设备的公司以及在数据中心装置并运用这种设备的公司来说都是双赢的。
本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第4期第29页，欢迎您写论文时引证，并注明出处
